摘要：针对地铁安装工程管线综合施工中存在的问题，在地铁安装中引入BIM技术，将二维设计图整合成三维立体图像，并且直观地对原管线综合设计部分进行分析与优化;通过在某轨道交通11号线石龙路站、1号线春光街站中建立BIM模型，有效解决综合管线碰撞问题。
关键词：地铁车站；BIM；机电安装；碰撞检测
在地铁车站安装工程中，管线综合施工是涉及专业最广、信息量最繁杂、最体现经济性和工程质量水平的专项内容。管线综合施工不仅包括一般民用建筑中的通风空调、消防、建筑电气、建筑给排水，还涵盖轨道交通系统中的通信、信号、综合监控、安全门、电扶梯等系统专业，如此多的专业系统和各类管线设备大多都要安装在车站吊顶以内不足2m的施工空间内。作业环境狭小、安装复杂程度高，导致各类管线碰撞冲突、返工误工比比皆是。将BIM技术应用于地铁安装工程管线综合施工中，可以有效解决这些问题。
一、BIM技术在地铁安装工程中的应用
地铁车站由于其特殊的建造位置，具有不同于地上建筑的特点和建造难度。地铁车站为了方便城市居民出行、节省地上空间，多建造在繁华地带地下。由于地铁工程量大，空间有限，管线多且复杂，安装难度非常大，加之建造信息不充分，各专业熟悉度不高，导致建造过程中协调组织工作任务繁重。基于二维图纸的传统建筑工程的表现形式和管理方式，在地铁车站施工中经常出现管线碰撞、返工误工等现象。因此，引进先进的建造管理技术是降低成本、提高施工效率的重要方向。BIM技术的引入带来了地铁车站施工的革命性变化，为综合管线设计优化带来了根本性变化。某电气化工程有限公司在某轨道交通11号线二期石龙路站、地铁1号线春光街站2个项目的风水电工程的安装施工中引入BIM技术，进行了管线综合碰撞检测。
1.在某轨道交通11号线石龙路站碰撞检测
使用ＲevitMEP构建通风空调系统、给排水系统和动力照明系统三个专业的BIM模型，构建模型根据每个专业的不同系统进行区分。在此选取站厅层各专业大轴端设备区模型图。
通风空调系统包括车站公共区、设备管理区及车站范围内的车行区通风空调及防排烟设计，具体包括:车站区间隧道活塞/机械通风兼排烟系统;车站轨区排热通风兼排烟系统;车站公共区通风空调兼排烟系统;车站设备管理房间通风空调兼排烟系统;车站空调冷源及冷冻水系统。
给排水系统由车站给排水系统和消防水系统组成。给水系统包括生产用水、生活用水及冷却循环用水;冷却循环用水是空调制冷循环水系统，主要设备为冷却塔和冷却水泵，循环水通过冷却塔进行降温处理;排水系统包括污水系统、废水系统和雨水系统;消防水系统设消火栓和水喷淋给水系统(含车站消防泵组)以及车站轨行区高压细水雾系统。
动力照明系统采用TN-S系统。车站及相邻区间动力、照明电源由本车站0．4kV降压变电所(或UPS、EPS)供电。动力照明系统负责提供车站各系统专业负荷电源:其中包括通风空调、给排水、通信、信号、电梯、自动售检票、FAS、BAS、气体灭火、屏蔽门等专业和车站及区间动力、照明、泵房、风井等配电及控制。石龙路站在站厅层公共区、站台层公共区、站厅设备用房公共走廊区设置综合桥架。
为使得BIM模型更加便于现场分析和效果逼真，除去风水电三个专业之外，在进行碰撞试验之前还须建立站前土建专业结构图及各系统专业图纸，便于完成管线与结构之间的碰撞检测。
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实际操作中，数据分析人员根据施工图纸将图纸中各专业管线、支吊架、空调设备、风机、水泵等各类信息通过Ｒevit MEP进行构建，经过分析核对后通过Navisworks Manage软件进行管线结构综合分析，建立BIM石龙路站模型。首先通过Navisworks Manage软件中的数据信息处理工具来设置管线之间容差值，考虑到管线操作空间及保温层厚度后，BIM模型对车站建筑、结构、风水电转业及各类系统专业模型进行碰撞分析，根据软件提示全车站共有碰撞点1000余处。
其次，剔除已经完成施工的建筑和结构中的碰撞冲突，在对土建信息修正后，核对碰撞点。经过统计分析，约有13%为喷淋系统支管和各专业管线碰撞冲突，通过调整标高可以避免这类冲突。经与设计沟通，在消防允许范围内将喷淋系统支管高度进行调整，将碰撞检测冲突进一步减少。
对左侧桥架和风管碰撞经分析后，可以通过调整桥架标高来完成，如果桥架标高处于标高最低限度时，也可通过调整桥架结构来实现。避免了因风管先施工后造成桥架无法施工，最终可能导致要重新拆掉风管造成返工。右侧桥架与下翻梁出现较为严重碰撞，从结构上下翻梁是不允许开孔的，在此可通过提前做下滑坡来安装桥架通过下翻梁。避免了先安装桥架支架后，发现桥架无法安装又拆卸掉重新安装。
对桥架和水管碰撞经分析后发现，右侧消防水管与弱电桥架有明显碰撞，可通过调整消防水管位置来避免碰撞冲突。这样就可以避免如果是水管先施工，那么当桥架施工时就会出现设备房间孔洞已经预留，可是桥架却不得不调整位置重新砸墙;如果桥架先施工，那么水管就必须要移动位置。经检测可以确定的主要碰撞点有100多个，其中发现有19处碰撞冲突需要上报设计单位后经综合管线优化后更改。
通过BIM碰撞检测后，根据发现的碰撞点，在管线综合优化中采取调整不同专业标高、调整风管规格或者桥架结构等方式来避免碰撞，在施工过程中进行实时记录，减少了各专业之间由于施工不同步造成的摩擦，避免安装后出现返工、误工的情况，节省费用30%左右，经济效益明显。
2．地铁1号线春光街站使用BIM进行碰撞检测
在车站综合管线碰撞检测中，通过使用Ｒevit MEP软件建立车站各专业模型，构建了车站结构、建筑、环控、给排水及水消防、动照、砌筑专业BIM模型。
除以上各专业之外，春光街站BIM模型中也将通信、信号、电梯、自动售检票、FAS、BAS等专业模型构建完成，通过Navisworks Manage进行管线综合碰撞分析后，发现车站管线综合碰撞主要有37处。
在春光街站施工开始之前，与设计单位进行了充分沟通，在正式施工图出图之前，状态，并在后续施工中进行跟踪，争取实现全车站零碰撞。
二、碰撞检测中应用BIM技术结论
通过BIM技术在以上2个车站中的应用，分析解决碰撞冲突，总结如下结论:
(1)在初期，应用BIM技术进行机电安装碰撞检测时，应以碰撞试验后肉眼观测发现碰撞为主，BIM对于碰撞检测的优势体现在发现硬性碰撞(即管线桥架之间的直接碰撞冲突)，硬性碰撞是直接造成返工误工浪费的主因。
(2)在实际施工过程中需要实时跟踪机电安装施工过程，重点关注车站设备区走廊、公共区楼梯、电梯口等管线密集处综合管线施工，避免出现概念上没问题，在施工过程中由于位置不准确引发的操作施工困难的情况。
(3)除发现直接碰撞外，在BIM技术碰撞检测中发现的软性碰撞(即各专业之间维修空间狭小，难以操作)，软性碰撞是运营单位要求施工后期整改的主要原因。同样会造成施工单位返工，致使费用增加。
综上所述，BIM技术在地铁机电安装碰撞检测中应用，可以抓住造成浪费的主要原因。但在施工中不能认为BIM技术是一劳永逸的，必须实时跟踪，确保技术优势转化为实际效益。
参考文献：
[1]刘照球，李云贵，吕西林，等．基于BIM建筑结构设计模型集成框架应用开发［J］．同济大学学报:自然科学版，2010，38(7):948－953．
[2]何关培．BIM及BIM相关软件［J］．土木建筑工程信息技术，2010，2(4):110－118．
论文作者:张林林
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第18期
论文发表时间:2018/10/31
标签：管线论文; 车站论文; 系统论文; 桥架论文; 地铁论文; 模型论文; 风管论文; 《建筑学研究前沿》2018年第18期论文;